JPH0735198B2 - 複数の機械の同期運転装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は複数の機械の同期運転装置に関するもので、例
えは第１機械としての充填機と第２機械としてのキャッ
パとを同期させる同期運転装置に関する。

「従来の技術」 従来、容器内に充填液等の充填物を充填する充填機とこ
の充填機によって充填物が充填された容器をキャッピン
グするキャッパとを別個のモータで駆動するようにし、
かつ両モータを同期して運転制御することにより、上記
充填機とキャッパとを同期運転させるようにした同期運
転装置が提案されている（特開昭59−209595号公報、特
開昭62−251387号公報）。

前者の公報に記載された同期運転装置では、充填機の作
動タイミングに追従させてキャッパの運転速度を制御さ
せるようにし、かつ両方の機械が容器を１ピッチ搬送し
た際にそれぞれ原点信号を出力させ、両方の原点信号を
得るタイミングが所定タイミングとなるようにキャッパ
側モータの運転速度を制御している。

他方、後者の公報に記載された同期運転装置では、やは
り両方の機械が容器を１ピッチ搬送した際にそれぞれ原
点信号を出力させ、両方の原点信号を得るタイミングが
所定タイミングとなるように両機械の位相を合せた後、
両機械にパルス列からなる速度信号を入力させて各機械
を同一運転速度で運転制御するようにしている。

「発明が解決しようとする課題」 しかるに従来の同期運転装置では、両機械の位相の同期
を得るための原点信号は各機械が被搬送物を１ピッチ搬
送した際に１回だけ出力されるようになっており、隣接
した原点信号の間は指示運転速度に基づいて制御するよ
うにしていたので、その原点信号の間は各機械の位相が
合っているか否かを直接検出することはできず、したが
って各機械が被搬送物を１ピッチ搬送する間の全域に渡
って各機械の位相を高精度に管理維持することはできな
かった。

また、上記各機械はそれぞれ負荷や慣性が異なるため、
各機械に一定の加速又は減速をするための条件を与えて
も機械毎に実際の加速度又は減速加速度が異なってしま
い、加速又は減速の度に各機械の同期状態がばらつく結
果となっていた。

「課題を解決するための手段と作用」 上述した事情に鑑み、本発明は、容器等の被搬送物を一
方から他方へ搬送する例えば充填機のような第１機械と
キャッパのような第２機械と、上記第１機械を駆動する
１モータと、上記第２機械を駆動する第２モータと、上
記第１モータを運転制御する第１副制御装置と、上記第
２モータを運転制御する第２副制御装置と、上記第１機
械の位相を検出する第１検出器と、上記第２機械の位相
を検出する第２検出器と、上記第１副制御装置と第２副
制御装置のそれぞれに、各機械が被搬送物を１ピッチ搬
送するのに要する時間の間に、各機械の作動位置を示す
基準位相値を順次複数回出力するとともに、各機械が有
する現在の速度や加速度等の運転状態とは異なる新たな
運転状態に各機械を移行させる際に、その移行に先立っ
て新たな速度や加速度等の運転状態を示す運転モードを
出力する中央制御装置とを備え、 上記第１副制御装置および第２副制御装置により、各検
出器から検出される各機械の位相をそれぞれ上記中央制
御装置から与えられた基準位相値に一致させるように各
モータを追従運転制御するとともに、上記運転モードを
入力したらその運転モードを開始する所定の開始タイミ
ングに合せて実質的に同時に各機械を該運転モードに移
行させるようにしたものである。

このように、上記中央制御装置により、各機械が被搬送
物を１ピッチ搬送するのに要する時間の間に、各機械の
作動位置を示す基準位相値を順次複数回出力させ、上記
第１副制御装置および第２副制御装置により、各機械が
上記中央制御装置から与えられた基準位相値に一致する
ように各モータを追従運転制御させれば、各機械が被搬
送物を１ピッチ搬送する間においても各機械の位相が合
っているか否かをその都度、直接検出することができ、
したがって従来に比較して各機械の位相を高精度に管理
維持することが可能となる。

ところで上記運転モードを出力しない場合には、運転モ
ードが例えば一定の高速運転を行なう高速モードから減
速運転を行なう減速モードに変更された際には、上記第
１副制御装置および第２副制御装置は基準位相値の変動
量からその運転モードが変更されたことを検出するが、
その瞬間には基準位相値と各機械の実際の位相との間に
必ず誤差が発生していることになる。したがって第１副
制御装置および第２副制御装置は運転モードが変更され
た際には必ずその誤差を解消するための調整作動を行な
うようになり、上述したように各機械の負荷や慣性が異
なることと相まって、同期状態にばらつきが発生し易く
なる。

これに対し、上記第１副制御装置および第２副制御装置
に運転モードを出力し、その運転モードを開始する所定
の開始タイミングに合せて実質的に同時に各機械を該運
転モードに移行させるようにすれば、基準位相値と各機
械の実際の位相との間の誤差を零ないしは最少とするこ
とができ、同期状態のばらつきを抑制することができ
る。

「実施例」 以下図示実施例について本発明を説明すると、第１図に
おいて、１は第１機械としての回転式充填機、２は第２
機械としての回転式キャッパで、充填機１とキャッパ２
との間に第３機械としてのタイミングスクリュウ３を配
設している。図示しない容器を搬送するコンベヤ４は、
上記タイミングスクリュウ３に機械的に連動されてい
る。

従来周知のように、コンベヤ４から充填機１に供給され
た空の容器内にはこの充填機１によって充填液等の充填
物が充填され、充填物の充填された容器はタイミングス
クリュウ３を介してキャッパ２内に導入され、さらにこ
のキャッパ２でキャッピングされた容器は該キャッパ２
から上記コンベヤ４上に排出される。

然して、上記充填機１、キャッパ２およびタイミングス
クリュウ３は、それぞれ第１モータ５、第２モータ６お
よび第３モータ７によって相互に独立して回転駆動でき
るようになっている。

上記充填機１を駆動する第１モータ５には、第１副制御
装置８からの指示速度に基づいて上記第１モータ５を回
転駆動するドライブユニット９を接続してあり、また上
記第１モータ５には充填機１の位相を検出する第１検出
器10を取付け、該第１検出器10からの検出信号を上記第
１副制御装置８およびドライブユニット９に入力してい
る。

上記第１検出器10はアブソリュートエンコーダからな
り、充填機１が容器を１ピッチ搬送する間にその作動位
置に応じた特定の数値を出力するようになっている。な
お、充填機１が容器を１ピッチ搬送するとは、充填機１
が例えば20本の充填ノズル（図示せず）を有すると仮定
した場合には、充填機１が1/20だけ回転したこと、つま
り１本の容器を充填機１内に導入若しくは排出して１本
の容器に対する処理が終了したことを意味している。

また、上記第２モータ６には上記と同様に第２副制御装
置12、ドライブユニット13および第２検出器14を設けて
あり、さらに第３モータ７にも第３副制御装置16、ドラ
イブユニット17および第３検出器18を設けている。そし
て上記各検出器10、14、18は、容器を１ピッチ搬送する
間に、同期した作動位置に応じて同一の数値を出力する
アブソリュートエンコーダから構成している。

なお上記検出器10、14、18は容器を１ピッチ搬送したこ
とを検出することができればよく、アブソリュートエン
コーダに限定されるものでないことは勿論、どの位置に
設けるようにしてもよい。

さらに、上記各副制御装置８、12、16は中央制御装置20
に接続してあり、該中央制御装置20は各副制御装置８、
12、16のそれぞれに、第２図に示すように、「機械番
号」、「運転モード」、「基準位相値」および「基準速
度値」からなる運転指示を与えるようになっている。

この運転指示は、例えば5ms毎に出力されるようになっ
ており、上記各機械１〜３の最大処理能力を毎分600本
とした場合、容器を１ピッチ搬送する最少時間は100ms
となるので、容器を１ピッチ搬送する間に20回以上の運
転指示が出力されることになる。

上記運転指示の「機械番号」は、装置全体を同期運転す
る場合には充填機１、キャッパ２およびタイミングスク
リュウ３の個々に対応する全ての番号を示し、いずれか
１又は２の機械を運転する場合にはその機械に対応する
番号のみを示すようになっている。

上記「運転モード」は各機械１〜３の運転状態を示して
おり、例えば各機械の加速運転を示す「低加速モー
ド」、これよりも大きな加速度での加速運転を示す「高
加速モード」、低速度での一定速度運転を示す「低速モ
ード」、高速度での一定速度運転を示す「高速モー
ド」、通常の減速運転を示す「減速モード」、或いは緊
急停止運転を示す「緊急停止モード」のいずれか１から
なっている。

上記「基準位相値」は各機械１〜３が位置すべき位相値
を示しており、上記アブソリュートエンコーダの数値に
対応するように、例えば「低速モード」では予め定めら
れた差が10となるような数値、10、20、30、40…を順次
出力し、また「低加速モード」ではやはり予め定められ
た差が順次２づつ増大するような数値、10、22、36、52
…を順次出力するようになっている。つまり、上記各副
制御装置８、12、16は中央制御装置20から「運転モー
ド」を入力すれば、与えられた基準位相値に対して次に
与えられる基準位相値を予測することができるようにな
っている。

なお、より汎用性を持たせるために、上記運転モードと
して、例えば「定速15モード」のように、一定速度の運
転であって、かつ「基準位相値」の差が15であることを
示すようにしたり、「低加速＋３モード」のように、加
速度の大きさを示す数値を付加するようにしてもよい。

さらに上記「基準速度値」は、上記基準位相値の変化に
基づいて計算された速度値を示しているが、該「基準速
度値」のデータを省略し、上記各副制御装置８、12、16
にその計算を行なわせるようにしてもよい。

以上の構成において、中央制御装置20に運転開始指令を
入力すると、この中央制御装置20は各副制御装置８、1
2、16のそれぞれに運転指令を与える。この運転開始時
には、「機械番号」は全ての機械１〜３、「運転モー
ド」は「低加速モード」となっている。

上記各副制御装置８、12、16は上記運転指示を入力する
と、「低加速モード」および「基準速度値」を参照して
各ドライブユニット９、13、17にその基準速度値に応じ
た速度信号を出力する。これにより各ドライブユニット
９、13、17は上記速度信号に応じた出力で各モータ５〜
７を起動し、それによって各検出器10、14、18によって
検出された各機械の位相が各副制御装置８、12、16に入
力される。

そして各機械１〜３の位相値が上記基準位相値と異なる
ときには、各副制御装置８、12、16は「低加速モード」
を参照して次に入力される基準位相値に一致するように
各機械１〜３の運転速度をそれぞれ別個に制御し、また
各副制御装置８、12、16は、上記中央制御装置20に各機
械１〜３の位相が一致しているか否かの情報を出力す
る。

各機械１〜３の運転速度が所定値以上となるまでに全て
の機械１〜３の同期が得られない場合には、上記中央制
御装置20は「運転モード」を「低速モード」に切換え
る。この際、「低加速モード」での基準位相値が、10、
22、36と変動してきた場合、「運転モード」を「低速モ
ード」に切換えた瞬間の基準位相値は「低加速モード」
の継続である52となり、次回からの基準位相値は「低速
モード」に対応して62、72、82…となる。

したがって、上記各副制御装置８、12、16は、「運転モ
ード」が「低加速モード」から「低速モード」に切代っ
たことによって次回の基準位相値が64ではなく62になる
ことを予測することができ、各副制御装置８、12、16は
各機械１〜３の位相値が上記62に一致するように制御す
る。これに対し、「運転モード」がない場合には、各副
制御装置８、12、16は各機械１〜３の位相値が64となる
ように制御した後に、基準位相値が62であることを入力
するので、この瞬間に同期ずれが発生することになる。

この際、必要に応じて、「運転モード」が「低加速モー
ド」から「低速モード」に切代ったら直ちに実際の「低
速モード」に移行するのではなく、数回後に実際の「低
速モード」に移行するようにしてもよい。つまり、「運
転モード」を「低加速モード」から「低速モード」に切
代えても、それから数回は「基準位相値」を「低加速モ
ード」のまま出力させ、所定回数後に「基準位相値」を
「低速モード」に従って変動させるようにしてもよい。

上記「低速モード」において各機械１〜３の同期関係が
得られ、又は運転開始時の「低加速モード」において同
期関係が得られた場合には、中央制御装置20は「運転モ
ード」を「高加速モード」とし、それによって所定の高
速度となったら、「高速モード」に切換える。そして運
転終了時には「減速モード」を出力し、さらに適宜の運
転モードにおいて、緊急停止を要するときには「緊急停
止モード」を出力して各機械１〜３を停止させる。

このように、上記中央制御装置20により、各機械１〜３
が容器を１ピッチ搬送するのに要する時間、例えば最少
時間である100msの間に、各機械の作動位置を示す基準
位相値を5ms毎に20回も出力しているので、その都度、
各機械１〜３の位相値と基準位相値とのずれを確認しな
がら各機械１〜３を運転制御することができ、したがっ
て容器を１ピッチ搬送する間に１回の原点信号を出力す
るようにした従来装置に比較して、各機械の位相を高精
度に管理維持することができる。

また、本実施例では上記中央制御装置20から各副制御装
置８、12、16に「運転モード」を出力し、「運転モー
ド」が変更された際にはその開始タイミングに合せて実
質的に同時に該運転モードに移行させるようにしている
ので、基準位相値と各機械の実際の位相との間の誤差を
零ないしは最少とすることができ、同期状態のばらつき
を抑制することができる。

次に、上記各副制御装置８、12、16は、それぞれ各機械
１〜３の負荷や慣性の大きさに応じて、上記各ドライブ
ユニット９、13、17に上記「基準速度値」から得られる
指令加速度を補正して出力する自己補正手段22、23、24
を備えている。

すなわち、上記自己補正手段22〜24を備えていない場合
には、例えば副制御装置８は、「高加速モード」におい
て順次指示される「基準速度値」の増大に応じた速度信
号を順次ドライブユニット９に与えて充填機１を加速す
るようにしても、一般には充填機１は、その慣性と負荷
とに応じて実際にそのとおりには加速せず、中央制御装
置20からの「基準位相値」との間に誤差が発生するよう
になる。

この誤差は結局は副制御装置８が零となるように調整す
るようになるが、その間、「基準位相値」に対して充填
機１の実際の位相はふらつくことになり、これはキャッ
パ２およびタイミングスクリュウ３についても同様なの
で、誤差が累積して円滑な同期関係を維持できなくなる
虞がある。

しかるに、各機械１〜３に設けた自己補正手段22〜24
は、加速時又は減速時には、順次変動する「基準速度
値」に応じた速度信号を各ドライブユニット９、13、17
に与えてその際に得られる実際の機械１〜３の位相値を
入力し、その入力した位相値とその際の「基準位相値」
との間の誤差から、その誤差が零となるように上記速度
信号を補正するようになっている。

このように、各副制御装置８、12、16のそれぞれれに設
けた自己補正手段22〜24は、各機械１〜３毎に負荷や慣
性が異なっていても上記補正により各機械１〜３を実質
的に同一の指令された加速度で加速又は減速させるよう
になるため、加速又は減速の際の各機械の同期状態のば
らつきを防止できる。そして特に各機械を緊急停止させ
た際に各機械を同期状態を保って急停止させることがで
きるので、再起動運転が極めて容易となる。

なお、上記実施例では各機械１〜３を同期させた際の位
相値が全て同じとなることを前提に説明しているがそれ
に限定されるものではなく、各機械毎に異なる位相値を
有していてもよい。この場合には、中央制御装置20によ
って上記運転指示の「機械番号」と「基準位相値」とを
該当する機械毎に順次出力させるようにすればよい。

また、上記自己補正手段22〜24は、必ずしも上述した
「基準位相値」に基づいて各機械１〜３を同期運転させ
るようにしたものだけではなく、指令運転速度に基づい
て同期運転を行なうようにした従来の同期運転装置にも
適用できることは明らかである。また特に、特開昭59−
209595号公報に記載した従来の同期運転装置において、
各従機に次の運転状態を示す運転モードを出力すれば、
やはり位相遅れによる同期状態のばらつきを効果的に抑
制することができる。

「発明の効果」 以上のように、本発明によれば、各機械が被搬送物を１
ピッチ搬送する間に各機械の位相が合っているか否かを
複数回検出することができるので、従来に比較して各機
械の位相を高精度に管理維持することができるという効
果が得られる。

また本発明によれば、各副制御装置に次の運転モードを
出力し、所定の開始タイミングに合せて実質的に同時に
各機械を該運転モードに移行させるようにしているの
で、位相遅れによる同期状態のばらつきを効果的に抑制
することができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
中央制御装置20が出力する運転指令の内容を示す図であ
る。 １…充填機（第１機械） ２…キャッパ（第２機械） ３…タイミングスクリュウ（第３機械） ５〜７…モータ ８、12、16…副制御装置 10、14、18…検出器 20…中央制御装置 22〜24…自己補正手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】容器等の被搬送物を一方から他方へ搬送す
   る第１機械と第２機械と、上記第１機械を駆動する第１
   モータと、上記第２機械を駆動する第２モータと、上記
   第１モータを運転制御する第１副制御装置と、上記第２
   モータを運転制御する第２副制御装置と、上記第１機械
   の位相を検出する第１検出器と、上記第２機械の位相を
   検出する第２検出器と、上記第１副制御装置と第２副制
   御装置のそれぞれに、各機械が被搬送物を１ピッチ搬送
   するのに要する時間の間に、各機械の作動位置を示す基
   準位相値を順次複数回出力するとともに、各機械が有す
   る現在の速度や加速度等の運転状態とは異なる新たな運
   転状態に各機械を移行させる際に、その移行に先立って
   新たな速度や加速度等の運転状態を示す運転モードを出
   力する中央制御装置とを備え、 上記第１副制御装置および第２副制御装置は、各検出器
   から検出される各機械の位相をそれぞれ上記中央制御装
   置から与えられた基準位相値に一致させるように各モー
   タを追従運転制御するとともに、上記運転モードを入力
   したらその運転モードを開始する所定の開始タイミング
   に合せて実質的に同時に各機械を該運転モードに移行さ
   せることを特徴とする複数の機械の同期運転装置。